Джон Аллен 17 июля 2019 [19459][1945

Научная фантастика часто делает точные прогнозы о нашем будущем. Начиная с фильма 1966 года «Фантастическое путешествие» и по сегодняшний день, внедрение роботов микроразмера в человеческое тело было целью многих биоинженеров.

Д-р. Кан Лян из Университета Нового Южного Уэльса (UNSW), Австралия, в настоящее время сделал шаг в этом направлении, недавно объявив о новой волне подводных лодок микрометрового размера. В процессе эксплуатации эти подводные лодки будут достаточно маленькими, чтобы вводить капилляры в организм человека без необходимости внешней навигации.

Мы уже знаем, что микродвигатели используют различные внешние движущие силы – такие как свет, тепло или магнитные поля – для активной навигации в определенном месте. В этом исследовании мы разработали микродвигатели, которые больше не полагаются на внешние манипуляции для навигации в определенном месте. Вместо этого они используют вариации в биологической среде для автоматической навигации.

Д-р. Кан Лян, пресс-релиз из редакции UNSW

Нанотехнологии достигли радикальных успехов с тех пор, как ученые IBM впервые продемонстрировали сканирующий туннельный микроскоп в 1980-х годах. Глобальные инициативы привели к росту активности, особенно в США, Японии и Австралии.

Д-р. Объявление Ляна является новейшей разработкой с целью создания и развития нанотехнологий с практическим медицинским применением. Подводные лодки с микрометрами – самый последний шаг к замене хирургических процедур высокого риска более безопасными и эффективными методами лечения.

Как они работают?

Исторически микродвигатели имели диаметр всего 1 миллиметр. Один двигатель имеет две фазы, работающие одновременно с 4 катушками и 2-полюсным магнитом. Они часто используются для внутрисосудистой визуализации, и мотор обычно помещается на кончике катетера перед введением в организм.

Во всех случаях для правильной работы двигателей требуется внешнее манипулирование человеком. Конструкция Ляна устраняет необходимость контроля человека.

Большинство микромоторов движутся в двух измерениях. Но в этой работе мы разработали механизм вертикального направления. Мы объединили эти две концепции, чтобы придумать дизайн автономных микродвигателей, которые движутся в 3D-режиме. Это позволит в конечном итоге использовать их как умные поставки лекарств в будущем.

Д-р. Кан Лян, пресс-релиз из редакции UNSW

Медицинские преимущества этой конструкции очевидны. Вместо того, чтобы пациент проходил сложную микрохирургию, врач может назначить курс лекарств. В каждой таблетке лежит миллион микроподводных лодок, наполненных молекулами лекарств. Как только таблетки попадают в желудочно-кишечную жидкость, подводные лодки высвобождаются и могут свободно перемещаться в ту часть тела, где требуется лечение.

Это последнее новшество способно изменить способ лечения ранее неизлечимых форм рака.

Нагруженные лекарством частицы затем могут быть усвоены клетками в месте рака. Попадая в клетки, они разрушаются, что приводит к высвобождению лекарств для борьбы с раком очень целенаправленным и эффективным способом.

Д-р. Кан Лян, пресс-релиз из редакции UNSW

Из чего сделаны подводные лодки?

По словам доктора Ляна, каждая подводная лодка изготовлена ​​из микромоторных систем из композитного металлоорганического каркаса (MOF), содержащих биоактивный фермент каталазу, в качестве двигателя для генерации газовых пузырьков. Каталазы являются одними из наиболее эффективных антиоксидантных ферментов, обнаруживаемых в наших клетках, поскольку они способны разлагать миллионы молекул перекиси водорода каждую секунду.

Эти роботы все еще находятся на этапе проверки концепции, поэтому текущая хирургическая практика и употребление наркотиков не изменятся быстро. Но доктор Лян и его команда планируют применить полученные данные к другим типам наночастиц, чтобы помочь им в дальнейшей работе.

Что это значит для будущего микрохирургии? Если открытие доктора Ляна продолжит получать поддержку, финансирование и проверку, тогда мы можем увидеть радикальные изменения в том, как мы лечим серьезные заболевания.

Хотя крошечная подводная лодка, путешествующая по нашим телам, еще не стала реальностью, не пройдет много времени, прежде чем роботы начнут совершать свои собственные путешествия для лечения областей, которые хирургическое вмешательство не может сделать.

Источники:

• Университет Нового Южного Уэльса, Австралия
• Популярная механика
• Kinetron